电解池的应用

电解原理及其应用【复习目标】1、掌握电解池的概念及原理;2、学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律。使电流通过，而在分别发生的过程1、电解：一、电解原理2、电解池：把转化为的装置。阴阳两极氧化和还原反应电解质溶液或熔融的电解质电能化学能形成条件：(1)．外接直流电源(2)．电极(金属或惰性电极)(3)．电解质溶液或熔融的电解质(4)．形成闭合回路实质装置名称能量转化电极名称装置差异电子流向电极反应原电池电解池负极：电子流出正极：电子流进阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连无电源，两极材料不同有电源，两极材料可同可异正极：得电子还原反应负极：失电子氧化反应阳极：失电子氧化反应阴极：得电子还原反应电源负极阴极电源正极阳极负极正极化学能电能电能化学能负极判断方法：1、较活泼的金属2、电子流出3、发生氧化反应阳极判断方法：1、连电源正极2、发生氧化反应3、阴离子移向阳极阴极＋－电解池的工作原理阴离子阳离子失电子氧化反应得电子还原反应e－e－电子流动方向电解质溶液电源负极电解池阴极电源正极电解池阳极分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阳极产物的判断：离子放电顺序及电解产物的判断阴极产物的判断：Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Fe2+Zn2+H+（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极金属﹥S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-﹥NO3-﹥SO42-﹥F-(除Pt、Au外)活性电极(除Au、Pt外的金属)：惰性电极(如石墨、Pt、Au)：先看电极直接根据溶液中阳离子的放电顺序加以判断电极本身失电子溶液中阴离子放电以石墨为电极，电解下列物质的水溶液，写出有关电极反应式和电解总反应式。①Na2SO4②NaOH③H2SO4④HCl⑤CuCl2⑥NaCl⑦CuSO4⑧AgNO3用惰性电极电解电解质溶液的规律（1）电解水型（NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应式：2H2O2H2+O2电解（2）分解电解质型（HCl、CuCl2等）溶液的电解阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解（3）放氢生碱型（NaCl、MgBr2等）溶液的电解阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解（4）放氧生酸型阴极；2Cu2++4e-=2Cu阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O（CuSO4、AgNO3等）溶液的电解总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解电解类型实例电极反应溶液pH变化溶液复原方法电解水型H2SO4NaOHNa2SO4分解电解质型CuCl2放氢生碱NaCl放氧生酸CuSO4阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极：4H++4e-=2H2↑阳极2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=Cu阳极2Cl--2e-=Cl2↑阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-=2Cu减小增大不变增大减小H2OCuCl2HClCuO四、电解原理的应用工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。一、氯碱工业通电2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2↑+H2↑(1)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_______；两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？阴极附近的溶液无色变为红色阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.1、电解饱和食盐水制烧碱－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室b、避免Cl2和NaOH反应生成NaClO而影响NaOH的量。注：（1）少量NaOH溶液，增强溶液的导电能力（2）阳离子交换膜的作用：只允许阳离子通过，阻止Cl－、OH－离子和气体通过氯碱工业:离子交换膜法制烧碱a、防止H2和Cl2混合发生爆炸；含氯漂白剂有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染有机合成氯化物合成农药金属冶炼有机合成HCl盐酸电解饱和食盐水以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氢气液碱Cl2粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水精制盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Fe.Mg(NaOH32除过量二、电镀1、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。3、电镀的特点：2、电镀材料的选择：阴极——镀件电镀液——含有镀层金属离子的溶液阳极——镀层金属1）阳极本身参加电极反应2）电解质溶液的浓度_________保持不变思考：如果要在某铁制品表面镀上一层铜，请设计装置图。三、铜的电解精炼阳极：Cu-2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu杂质比铜活泼的Zn、Fe等：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+活泼性在铜之后的银、金等：还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。电解质溶液硫酸铜的浓度。略有减小四、电冶金（1）制取金属钠电解熔融氯化钠阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2Na++2e-=2Na总反应：通电2NaCl===2Na+Cl2↑（2）制取金属铝电解熔融氧化铝阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al总反应：通电2Al2O3====4Al+3O2↑1、用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1【跟踪训练】D2、用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的组是()XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODPtFeAgNO3AgNO3晶体C金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-=NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD1、（08全国Ⅱ卷）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是()A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色D2、（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()A．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连C．电解过程中水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小D放电时：为原电池负极(Pb)：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4正极(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O充电时：为电解池阴极(Pb)：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42-阳极(PbO2)：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－铅蓄电池:PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O放电充电练习：P81例23、某同学设计一个如图所示（用铅蓄电池做电源）的电化学实验。下列说法正确的是A．电解池的阳极电极反应式：Fe－2e－＝Fe2+B．电解池的阴极电极反应式：2H+＋2e－＝H2↑C．铅蓄电池的负极的电极反应式：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2OD．铅蓄电池的负极的电极反应式：Pb－2e－＝Pb2+B4、下图是化学能与电能相互转换的两套装置。对此两套装置的分析正确的是A.两装置中，铁电极上均有气体产生B.图2装置能将电能转化为化学能C.石墨电极上发生的电极反应均为：2H++2e-=H2↑D.随着反应的进行,装置中电解质溶液的pH均增大B5、用惰性电极电解AgNO3溶液500mL；当电解液的pH值从6.0变为3.0(设电解时无氢气逸出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量为（）A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB6、用两支惰性电极插入1000mLCuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH由6.0变为3.0时，下列叙述正确的是A、阴极上析出11.2mL氢气（标况）B、阴极上析出64mg铜C、阳极和阴极质量都没有变化D、阳极上析出5.6mL氧气（标况）D7、（08天津卷）下列叙述正确的是（）A．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子转移，则生成1molNaOHD．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀C全案练习P85第8、9题